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显示器制造与污染控制
显示器制造与污染控制
录入时间:2016/11/7 11:28:14


                           显示器制造与污染控制            

 

由于成品率损耗导致成本持续增长,显示器制造商正在努力把生产环境做得更加清净。随着显示器更新换代步伐的加快,工厂厂房、工艺设备和玻璃基板越来越大,增大了控制微粒污染物的难度。

随着显示器产品在尺寸上变得越来越大,而单位面积所容许颗粒的大小和数目变得越来越小,颗粒污染也越来越成为一个令显示器制造商头疼的难题。在大尺寸显示器制造中,不幸掉落的一个颗粒,就有可能毁掉整个平板屏幕。而这一块屏幕尺寸越大,生产成本的损失越高。一般来说,显示器制造的平均成品率估计在70%到90%之间。对某些产业来说,90%的成品率可能令人钦佩,但是在显示器制造业,这是令人难以接受的。因为用于LCD的材料成本很高,而有缺陷的LCD成本最终是分摊到合格显示板产品上,导致最终产品的成本提高,这在大尺寸显示器中尤其明显。因为当越来越庞大的新设备移动或使用时,会对周围环境和工艺设备产生更大的影响。

 
显示器制造过程
 
今天,大部分显示器工厂的环境都是10,000级(ISO7级),绝大部分操作都由机器自动完成。在加工过程中,每个步骤都有可能产生污染物,其中有两种物质对LCD显示器表面尤其不利,这就是水和微粒。为了降低这两种污染物造成的危险,玻璃利用自动化设备切割和分开,并且用一个具有保护性的聚合体膜片把它覆盖起来,防止周围的污染物粘在玻璃上。这种精心设计的聚乙烯基粘合剂膜片可以粘附到玻璃表面上,在工艺过程中保护玻璃,但又很容易去掉而不留痕迹。把覆盖了膜片的玻璃送到最后的加工场所,在这里它将蚀刻,按尺寸切割,对进行切割后的边缘进行抛光。接着除掉膜片,以便清洗玻璃并进行干燥。利用纯净水和氯基清洁剂,通过超声机械搅动,清洗便完成。清洗包括软刷擦洗和超声波清洗过程,以及用压缩空气把水吹离玻璃的背面来进行干燥,防止水渍残留。
 
玻璃被清洗干净后,工人便使用计算机监控器来检查它是否有缺陷。一旦发现微粒,检查人员必须判断,是否能在工艺过程中把它清除掉,或是否应该废弃这块玻璃。如果经过清洗后仍然存在大于3到5微米的微粒,便把这块玻璃废弃。3到5微米是LCD层的厚度,而LCD层正好是夹在两层玻璃之间。尽管玻璃的浪费影响成品率,但一块有缺陷点的玻璃所经历的工艺程序越多,损耗造成的成本将越高。因此,在这个检查程序中,做出正确的判断是非常重要的。
 
液晶是存在于固体和液体之间的一种状态。在液晶状态下随着时间的推移,分子趋向于指向同一方向,这个方向称作是液晶主导方向。LCD显示器使用两层极化材料,两层之间有液晶溶液。当电流流过液体时,晶体的取向将使光线不能通过。所以,每个晶体就像一个快门,或者允许光线通过,或者阻止光线通过。在最终产品中,如果溶液中存在一个比液层更厚的颗粒,就会产生一个间隙,占据像素的位置,并在屏幕上留下黑点。
 
一块玻璃经过核准认可,便被包装起来运送给客户。利用最新工艺“DensePak”系统,可以更好地保护玻璃并在更小的空间中运送更多的玻璃板。在这套系统中,每块玻璃板上都再粘上一层高分子膜,可以一个挨一个地并排包装,形成一个垂直的玻璃块。收到玻璃后,移除覆膜,任何残留的渣滓也被清洗掉而使玻璃回复到最初的表面质量。
 
接着重新检查玻璃,准备应用于LCD显示器。在把LCD材料薄层夹在两层玻璃之间的工艺过程中,微粒仍然是一个不断增加的风险,因为显示器制造业倾力制作更薄的LCD层。而在更薄的技术中,即使再小的微粒也能产生问题,某些特定位置的一个半微米的颗粒甚至会毁掉整个显示板。
                                
 
颗粒控制方法

在如此大的周围环境中进行微粒管理,是一个巨大的挑战,对成品率的影响很大。因此,对于生产更大尺寸、更高质量、消费者买得起的LCD,可靠的、可重复的、用来分析线上产品数据和修补与工艺有关的缺陷的方法,是非常必要的。这意味着在制造工艺的关键工序中需要检测玻璃,以确保在平板与LCD材料最后贴在一起之前把微粒清除掉。
 
在显示器完成之前,需要检查像素,这是在加上电源后用LCD传感器进行的,确定像素是否能够工作。测试中,如果在显微镜下出现可见的微粒引起的黑点,通常可以用激光把它气化掉或敲掉,把问题解决。然而,如果微粒是在内部,一旦LCD材料已经夹在了玻璃之间,便不能修理了。能做的就是想法确定污染源,以便在它做出更多破坏之前修复它。幸运的是,在显示器制造工艺中,只有四、五道工序,因此容易发现污染源。它也许是由于工艺设备故障、人为过失或洁净问题引起的。
 
为了确定工艺设备是否散发过多微粒,工艺检查员会使用激光粒子计数器,也使用正常的空气监测装置进行监控,并使用HEPA过滤器去除工艺或设备产生的低浓度的空气传播分子污染物。在一些先进的显示器制造厂中,工艺设备、烤箱和真空吸尘器都具有HEPA过滤器,它们根据计划更换,整个周围环境也有一个空气层流控制系统。气流流量维持在90FPM(+/-20FPM),因为如果气流高于110FPM,会产生紊流,使得颗粒在整个房间内打旋。在蚀刻和分割领域,会产生许多大的玻璃颗粒,带有HEPA过滤器的真空吸尘器用于清洗玻璃表面,从空气中和设备表面消除掉颗粒。
 
工作人员应遵守严格的工作服着装制度;禁止化妆或喷洒香水;所有耗材,包括抹布、拖把和过滤器,都要消毒,并且在带进厂房之前用双层袋包装。洁净室服装每周洗一次,在使用之前要做微粒检测。定期对服装供应商进行审核,检查水、设备和预防性的维护技术,以及环境微粒,确保它们满足洁净室使用标准。定期监测工厂的温度和湿度;定期对整个系统进行清洗,采取卫生措施,进行预防性检修;在清洗过程中,定期擦洗工艺设备,消除遗漏颗粒;对清洁剂和化学过滤器进行监测和及时更换。
 
显然,在控制污染物的能力方面,显示器行业仍然落后于半导体业十年的时间,污染物的控制仍然是一个难题。对付工艺处理中的污染,解决方法是尽早消除危险,提高检查和修理技术。虽然设备制造商愿意看到制造技术的发展,但是显示器制造商的数量庞大且各自独立,因此有关先进工艺的应用迄今为止一直很难。所以,从长远发展来看,应该建立一个显示器行业的污染控制统一标准,尽管各公司将不得不改变他们内部的运作方式来达到标准的要求,但标准能够最终促成设备成本下降。所以,标准终有一天会来临。

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